Pēdējos gados bioloģiskās un biomateriālās mikrokavitācijas un mikrolēri ir piesaistījuši daudz uzmanības, ņemot vērā to potenciālu izsekot, marķēt, bioloģisko noteikšanu, šūnu svītrkodēšanu, informācijas drošību un anti-counterfeing . Tomēr neviens pētījums nav koncentrējies uz lāzeru radīšanu, izmantojot ēdamās atvases, no slīdēšanas, kas ir saistīta ar to, ka to rezultāts ir Slopenia, kas ir pievienots, lai to izveidotu. Optical Materials, developing a microlaser system made entirely of edible substances, successfully embedding barcodes and sensors directly into food, and creating a new technical path for food safety monitoring. This research significantly enhances the traceability, safety and freshness monitoring of food and medicines as well as non-edible products, and provides a new technical solution for environmental monitoring, pharmaceutical fields and biomedical lietojumprogrammas .
Kā pagatavot ēdamus mikrolierus?
Lasers mainly consist of three components: pump source, gain medium, and resonant cavity. The gain medium is a fluorescent dye that provides optical gain through stimulated emission. The study demonstrated two types of microcavities: whispering gallery mode (WGM) and Fabry-Perot (FP) mode. The microlaser is pumped by an external light source, such as a pulsed laser. When the optical gain in the cavity exceeds the optical loss, the system reaches the laser threshold and emits laser light. Edible substances are used as gain media and cavities in the study. They are commonly found in food and medicine and are used in reasonable quantities and forms. The Izmantotās vielas nekādā veidā netiek ķīmiski modificētas, tāpēc produkta vizuālais izskats, garša un uzturvērtība netiek būtiski mainīta, un to vides vērtība tiek uzturēta .
Pētniecības grupa sistemātiski pārbaudīja apstiprinātās pārtikas piedevas un beidzot identificēja vairākus galvenos lāzera ieguvumu materiālus:
- Hlorofilu ģimene: Pētījumā tika atklāts, ka hlorofila-A kvantu raža saulespuķu eļļā sasniedza 0 . 3, kas ir pietiekams, lai atbalstītu lāzera emisiju {. Hlorofila koncentrācija, kas dabiski atrodas olīveļļā, var sasniegt lāzera efektu bez nepieciešamības pēc papildu vielām.
- B2 vitamīns (riboflavīns): Ar kvantu ražu 0 . 27 tā labi darbojas ūdens šķīdumā un nodrošina ideālu lāzera barotni ūdens produktiem.
- Karmīns: Šī tradicionālā pārtikas krāsviela ir laba lāzera veiktspēja taukainā vidē, paplašinot tā lietojumprogrammu diapazonu .
Inovatīvs lāzera dobuma arhitektūras dizains
The choice of resonant cavity materials depends on the configuration and function of the microlaser. Usually these materials should be transparent, and in some configurations, they need to have a high refractive index or be reflective when used as a mirror, so various oils, butter, agar, gelatin, chitosan and thin silver leaves can be used to make the cavity. In terms of laser cavity Dizains, pētniecības grupa demonstrēja divas novatoriskas arhitektūras:
Čukstēšanas galerijas režīms (WGM): Eļļas pilienu vai cieto mikrosfēru optiskā kopējā iekšējās atstarošanas efekta izmantošana, WGMS parasti ir ļoti augsti q faktori . Pētniecības grupa sasniedza lasingu, izmantojot 2 mM hlorofilu-A vai 4 mM karmīnu, kas izšķīdināts saulespuķu eļļā, . Hlorofilam. 4 . 5 μJ un standartnovirze 0 {. 2 μJ . Minimālais piliena lielums, kas nepieciešams, lai sasniegtu lasingu, ir apmēram 35 μm . Papildus tīra hlorofilam-vienai, kas nav atkarīga no hlorofiliem, kas ekstrahēti no spiniem, un tie var izrauti no spiniem, kas ir izvadīti no spiniem, kas izdalīti no spiniem, kas izdalīti no spiniem, kas izdalīti no spiniem, kas izdalīti no spiniem, kas ir izvadīti no spiniem, kas ir izvadīti no spiniem, no spiniem, kas izdalīti no spinēm, kas izdalās no spiniem, kas izejoši ir izejoši no spiniem, kas ir tīra olive. Ūdens, bet lasing slieksnis ir apmēram trīs reizes lielāks . olīveļļa, protams, satur pietiekami daudz hlorofila, lai to izmantotu kā lāzeru eļļas pilienu veidā, nepievienojot citas vielas. WGM virsotnes ir novērotas arī spektrā zem lasing sliekšņa, kad tas ir satraukts, izmantojot nepārtrauktu viļņu (CW) lāzeru vai gaismas izstarojošo diodi (LED).
Fabry-Perot (FP): Lineārs dobums, kas sastāv no diviem spoguļiem ar pastiprināšanas vidi starp tiem . Piedāvātais FP ēdamais lāzers izmanto ēdamas sudraba lapas kā atstarotājus, agaru vai želatīnu kā strukturālu atbalstu, un atstarpe starp spoguļiem ir piepildīta ar 2 mM hlorofilu, kas izšķīdināts saulesflā eļļā vai 5 mm riboflavīna fosfāts, kas izšķīdināts auklas šķīdumā f. cavity filled with chlorophyll-doped sunflower oil was pumped with a pulsed laser, sharp, equally spaced peaks appeared in the emission spectrum above the lasing threshold energy of 6 μJ, indicating the presence of lasing in the FP cavity, with an average lasing threshold of 5.9 μJ and a standard deviation of 0.2 μJ. Lasing tika panākts arī, izmantojot dobumu, kas piepildīts ar riboflavīna nātrija fosfāta ūdens šķīdumu.
Neatklājams precizitātes svītrkods
Šis pētījums parāda precizitātes informāciju, kas kodē ēdamo mikrolēru {., monodisperse pilieniem, kas sagatavoti ar mikrofluidics, ir lieluma variācijas koeficients tikai 0 .} 2%-0.4%, kas var sasniegt nanoscale. Izmērs, lai precīzi noteiktu, la. Spektroskopija ar kļūdu tikai 1 . 2 nm . Pētniecības komanda izstrādāja 14- bitu bināro kodēšanas sistēmu, kas teorētiski var ģenerēt 16,384 unikālas identifikācijas kodus {. Tas ir pietiekams, lai kodētu galveno informāciju, piemēram, ražotāja informācijas, ražošanas datumu, ekspirācijas datumu un izcelsmi. Sakarā ar sagatavošanās procesa fiziskajiem ierobežojumiem šī kodēšana ir fiziski neatklājama, nodrošinot augstvērtīgu produktu galīgo pretsāpju aizsardzību.
Faktiskajā demonstrācijā pētniecības grupa veiksmīgi kodēja "Starptautisko dienu pārtraukt pārtikas atkritumus, 2017. gada 26. aprīlī" konservētos persikos . Visam kodēšanas procesam ir nepieciešami tikai 5 μl saulespuķu eļļas, un enerģijas ieguldījums 500 ml produkta/100 ml) ir niecīgs (tikai 0 . 008. Informāciju joprojām var pilnīgi lasīt.
Daudzfunkcionāla sensoru uzraudzība pārtikas nekaitīgumam
Papildus pretvalstu funkcijai sistēma arī demonstrē jaudīgas sensoru iespējas, nodrošinot reāllaika uzraudzības metodi pārtikas nekaitīgumam:
Precīzs cukura koncentrācijas mērījums: Izmantojot WGM dobuma jutīgumu pret apkārtējās vides refrakcijas indeksu, tiek sasniegts cukura koncentrācijas mērījums ar precizitāti 0 . 2%, kas ir salīdzināms ar komerciālās refraktometru veiktspēju . Tas ir ļoti nozīmīgs produktu kvalitātes kontrolei, piemēram, vīnam un sulai.
PH vērtības dinamiska uzraudzība: Izmantojot pH reaģējošu hitozāna plēves paplašināšanos, tiek sasniegta pH noteikšana ar precizitāti 0 . 05 pH vienības {. Piena sabojāšanā eksperimentā, vairāku dienu laikā veiksmīgi izsekoja nepārtrauktas pH vērtības maiņa vairāku dienu laikā, nodrošinot jaunu instrumentu, lai prognozētu plaukstas darbības laiku.
Mikrobu augšanas noteikšana: Innovative use of nutrient-enriched gelatin as a sensing medium, when the gelatinase produced by bacteria decomposes the structure, the laser signal disappears, intuitively indicating microbial contamination. This "self-destructive" sensor concept opens up a new way for early warning of food spoilage.
Temperatūras iedarbības indikācija: Ēdamie tauki ar dažādiem kušanas punktiem tiek izmantoti, lai padarītu temperatūru jutīgus komponentus . Kad temperatūra ir pakļauta temperatūrai virs noteiktās temperatūras, struktūra mainās pastāvīgi, nodrošinot neatgriezenisku reģistrēšanas metodi aukstās ķēdes transportēšanas uzraudzībai .}
Kopsavilkums un perspektīva
Šis pētījums parādīja vairākus ēdamus lāzerus un to pielietojumus pārtikas un zāļu drošības uzlabošanā . Tas bija pirmais sistemātisks pētījums par ēdamām lāzera krāsvielām un mikrokavitācijām, demonstrējot divu veidu mikrokavitācijas: čukstēšanas galerijas režīms un fabry-perot režīms, pārbaudot izcilu veiktspēju, kas ir ieguvēji, kas ir ieguvēji, kas ir ieguvēji, kas ir ieguvēji, un barkodi {{2. Pārtika, šo tehnoloģiju var izmantot arī tādiem patēriņa produktu kā kosmētikas un lauksaimniecības produktu kvalitātes izsekošanai un vides uzraudzībai.
Milzīgais lāzera tehnoloģijas potenciāls pārtikas nekaitīguma jomā nodrošina novatoriskus risinājumus globālām pārtikas nekaitīguma problēmām . Tā kā tehnoloģija nobriest tālāk, nāk jauns “viedās pārtikas” laikmets - katram produktam būs sava "optiskā ID karte", kuru nevar viltot ar reāla laika veselības uzraudzības iespējām .}}}..
